Онлайн-измеритель концентрации кислот и щелочей SJG-2083CS

В чистой воде небольшая часть молекул теряет один атом водорода из структуры H₂O в процессе, называемом диссоциацией. Таким образом, вода содержит небольшое количество ионов водорода H+ и остаточных гидроксильных ионов OH₂.

Существует равновесие между постоянным образованием и диссоциацией небольшого процента молекул воды.

Ионы водорода (ОН-) в воде соединяются с другими молекулами воды, образуя ионы гидроксония, H3O+, которые чаще называют ионами водорода. Поскольку эти гидроксильные и гидроксоний-ионы находятся в равновесии, раствор не является ни кислым, ни щелочным.

Кислота — это вещество, которое отдает ионы водорода в раствор, тогда как основание или щелочь — это вещество, которое принимает ионы водорода.

Все вещества, содержащие водород, не являются кислотными, поскольку водород должен присутствовать в состоянии, позволяющем его легко высвобождать, в отличие от большинства органических соединений, которые очень прочно связывают водород с атомами углерода. Таким образом, pH помогает количественно оценить силу кислоты, показывая, сколько ионов водорода она выделяет в раствор.

Соляная кислота является сильной кислотой, поскольку ионная связь между водородом и ионами хлора полярна и легко растворяется в воде, образуя множество ионов водорода и создавая сильную кислотность раствора. Именно поэтому её pH очень низкий. Такая диссоциация в воде также очень выгодна с точки зрения получения энергии, поэтому она происходит так легко.

Слабые кислоты — это соединения, которые отдают водород, но не очень легко, например, некоторые органические кислоты. Уксусная кислота, содержащаяся, например, в уксусе, содержит много водорода, но в составе карбоксильной группы, которая удерживает его в ковалентных или неполярных связях.

В результате только один из атомов водорода может покинуть молекулу, но даже в этом случае отдача этого атома не приводит к существенному повышению стабильности.

Основание или щелочь принимает ионы водорода, а при добавлении в воду поглощает ионы водорода, образующиеся при диссоциации воды, так что баланс смещается в пользу концентрации гидроксильных ионов, делая раствор щелочным или основным.

Примером распространённого основания является гидроксид натрия, или щёлочь, используемая при производстве мыла. Когда кислота и щёлочь присутствуют в абсолютно равных молярных концентрациях, ионы водорода и гидроксила легко реагируют друг с другом, образуя соль и воду. Эта реакция называется нейтрализацией.